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TMUX1134: 延时问题

Part Number:TMUX1134Other Parts Discussed in Thread: TMUX1133

需求是两个模拟信号快速切换,选用了TMUX1134这款模拟开关芯片 

PCB完成后,发现电路板的延时非常高,对TMUX1134芯片进行延时测试,与在线技术人员交流后对方表示可能确实存在问题,让我在论坛发帖

想确认两个问题:1.我的测试方法是否正确,标准的测试方法是什么样的?     2.芯片这样的性能表现是否正常

1. 测试环境

电压源*2:提供模拟开关的输入电压

FPGA:提供500K频率的1.8Vpp时钟

示波器:带宽4GHz,采样率20GSa/s

直流探针:直接和芯片引脚接触,测量芯片上输入输出的信号质量

200Ω电位器:用作终端匹配负载

2. 测试结果

2.1 芯片上时钟信号测试

模拟开关输入端的两个信号,接入电压值分别为 +0.6V和 -0.5V

首先测试接入芯片的时钟信号质量(500K时钟)。

通道1(黄色)为FPGA输出的时钟:测量点为FPGA输出时钟信号的排针

通道2(绿色)为应接光开关位置的终端输出(未接负载):测量点为光开关实际放置位置的排母

通道3(橙色)为芯片接收到的时钟信号:测量点为S42_Ctrl(20引脚)

可以看出芯片接收到的时钟信号虽然是通过杜邦线引入,但是信号质量几乎没有变差:FPGA输出的时钟上升下降沿为~8ns,片接收到的时钟信号上升下降沿为~10ns

 

芯片上时钟信号测试

2.2 芯片输出信号测试(未接负载)

在未接负载的情况下,测试芯片输出的电压信号质量。

通道1(黄色)为FPGA输出的时钟:测量点为FPGA输出时钟信号的排针

通道2(绿色)为应接光开关位置的终端输出(未接负载):测量点为光开关实际放置位置的排母

通道3(橙色)为芯片切换完成后直接输出的电压信号:测量点为S42(18引脚)

可以看出芯片切换完成后直接输出的电压信号上升下降沿已经非常的差了,

与光开关实际放置位置的排母上的电压信号几乎是一样的,都是在~300ns

 

芯片上未接负载时输出信号测试

2.3 芯片输出信号测试(接200Ω匹配负载)

在接200Ω匹配负载的情况下,测试芯片输出的电压信号质量。

通道1(黄色)为FPGA输出的时钟:测量点为FPGA输出时钟信号的排针

通道3(橙色)为芯片切换完成后直接输出的电压信号:测量点为S42(18引脚)

在光开关位置的排母上接入了200Ω电阻,故没有测试该点信号。

可以看出在接匹配负载后,芯片切换完成后直接输出的电压信号上升下降沿仍然很差。

芯片上接入200Ω匹配负载时输出信号测试

Amy Luo:

您好,

您是使用双电源供电吗?您可以附上您测量使用的电路图吗?因为看您的描述,并不能知道具体的测量点是在电路的哪里

,

ZHANG YIYUAN:

您好,电源供电我使用了±2.5V的供电

电路图如下,测量了芯片的17-20引脚,17和19引脚(S42_A和S42_B)为单刀双掷开关的输入,18引脚(S42)为切换完成后开关的输出,20引脚(S42_Ctrl)是控制信号

我在20引脚(S42_Ctrl)接入了500K的1.8Vpp的控制信号,来测试芯片的切换时间

示波器图1是用探针测试了20引脚(S42_Ctrl),测试芯片上的时钟信号,该时钟信号质量尚可

示波器图2和图3是用探针测试了18引脚(S42),分别测试芯片上未接负载时的输出信号和芯片上接200欧姆负载时的输出信号,测试结果上升下降沿很不理想

想确认的几个问题:

1.我的测试方法是否正确,标准的测试方法是什么样的?     

2.芯片这样的性能表现是否正常?

3.是否需要某些特别的设计(布局布线之类)才能达到芯片数据手册中的性能指标?

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Amy Luo:

首先,我不明白您具体要测芯片的哪个切换时间?还是说要测“芯片输出的电压信号质量”

您提出的性能指标具体指哪个性能指标,可以给出数据手册中的截图吗?

然后,我也不明白示波器中的波形具体是哪个测量点的波形:

“测量点为FPGA输出时钟信号的排针”

“测量点为光开关实际放置位置的排母”

如果您要测量 TMUX1134的性能,我认为您应该给出施加在TMUX1134输入管脚处的信号波形,而不是电路其他地方的波形,因为电路其他地方的波形并不能代表TMUX芯片输入管脚处的波形质量。

芯片输出波形与信号走线长度和外接负载都有关系,信号走线越长,PCB迹线产生的杂散电容就越大,形成的延迟就越大,负载电阻越大,同理延迟也越大。

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ZHANG YIYUAN:

我想测量的是 TMUX1134 芯片数据手册11页 Enable turn-on time 和 Enable turn-off time 这两个指标,即开关开启和关断的时间

“测量点为FPGA输出时钟信号的排针”测量的是由FPGA输出的时钟信号,连接到芯片的控制信号20引脚(S42_Ctrl)

“测量点为光开关实际放置位置的排母”测量的是电路最终需要使用模拟开关切换完成后信号的负载

这两个点信号确实是电路其他地方的波形,测量的作用是与芯片引脚上信号进行对比

示波器图1的通道3(橙色)为芯片S42_Ctrl(20引脚)接收到的时钟信号,是芯片输入管脚处的信号波形(用探针测量得到)

示波器图2和图3的通道3(橙色)为模拟开关芯片切换完成后输出的信号18引脚(S42),是芯片输出管脚处的信号波形(用探针测量得到),分别对应芯片未接负载时的输出信号和芯片接200欧姆负载时的输出信号

通过探针测试芯片上各个管脚的信号(探针直接与芯片管脚接触),发现延时达到300ns,与数据手册中的12ns/6ns相差很远

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Amy Luo:

 Enable turn-on time 和 Enable turn-off time 这两个指标是TMUX1133的指标,TMUX1134没有这个指标,因为TMUX1134没有 EN控制管脚,它是针对EN控制管脚的指标:

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ZHANG YIYUAN:

那这300ns的上升下降沿是否正常呢?

,

ZHANG YIYUAN:

芯片数据手册中的性能指标是通过怎么样的方式测试得到的呢?

我需要尽量达到和数据手册中一致的性能,除了走线短还需要注意些什么?

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Amy Luo:

ZHANG YIYUAN 说:那这300ns的上升下降沿是否正常呢?

您是说Dx和Sxx信号管脚的上升时间和下降时间吗?这个数据表仅给出了Transition Time,如数据表8.4章节所述,上升时间或下降时间它是由负载电阻和负载电容形成的时间常数决定的,因此也无法给出。降低这个上升时间或下降时间就是降低输入和输出信号线上的负载电阻和负载电容。降低走线长度是主要的一个方法,另外还与信号接收端的输入电容和电阻或信号输出端的输出电容和电阻也有关,但这些只能从器件选型上去优化。

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